Содержание серы в геосферах земли

Среднее содержание серы в земной коре 4,7*10^-2 % (по массе), при этом основное её количество сосредоточено в осадочных горных породах (0,3% по массе); содержание серы в ультраосновных горных породах 10^-2 %, в основных — 3*10^-2 %, в средних — 2*10^-2 % и в кислых — 4*10^-2 % (по массе). Значительное количество серы находится в Мировом океане в виде сероводорода и сульфата (9*10^-2 %). Встречается в природе в свободном состоянии (самородная сера) и в составе многочисленных минералов, из которых наибольшее значение имеют сульфиды (пирит FeS2, галенит PbS, сфалерит ZnS, пирротин Fe1-xS и др.) и сульфаты (гипс CaSО4*2H2О, ангидрит CaSО4, барит BaSО4 и др.). Довольно часто сера присутствует в твёрдых и жидких горючих ископаемых и природных газах, существенно ухудшая их качество.

Природные и техногенные источники поступления серы в окружающую среду

Соединения серы попадают в окружающую среду как естественным путем, так и в результате антропогенной деятельности. При этом в роли естественного источника выступает поверхность суши и океана:

Существует три основных источника естественной эмиссии серы.

1. Процессы разрушения биосферы. С помощью анаэробных (действующих без участия кислорода) микроорганизмов происходят различные процессы разрушения органических веществ. Благодаря этому содержащаяся в них сера образует газообразные соединения. Вместе с тем определенные анаэробные бактерии извлекают из сульфатов, растворенных в естественных водах, кислород, в результате чего образуются сернистые газообразные соединения. Из указанных веществ сначала в атмосфере был обнаружен сероводород, а затем с развитием измерительных приборов и способов отбора проб воздуха удалось выделить ряд органических газообразных соединений серы. Наиболее важными источниками этих газов являются болота, зоны приливов и отливов у береговой линии морей, устья рек и некоторые почвы, содержащие большое количество органических веществ.

Поверхность моря также может содержать значительные количества сероводорода. В его возникновении принимают участие морские водоросли. Можно предположить, что выделение серы биологическим путем не превышает30 — 40 млн. т. в год, что составляет около 1/3 всего выделяемого количества серы.

2. Вулканическая деятельность. При извержении вулканов в атмосферу наряду с большим количеством двуокиси серы попадают сероводород, сульфаты и элементарная сера. Эти соединения поступают главным образом в нижний слой тропосферу, а при отдельных, большой силы извержениях наблюдается увеличение концентрации соединений серы и в более высоких слоях — в стратосфере. С извержением вулканов в атмосферу ежегодно в среднем попадает около 2 млн. т. серосодержащих соединений. Для тропосферы это количество незначительно по сравнению с биологическими выделениями, для стратосферы же извержения вулканов являются самым важным источником появления серы.

сера источник круговорот.

3. Поверхность океанов. После испарения капель воды, поступающих в атмосферу с поверхности океанов, остается морская соль, содержащая наряду с ионами натрия и хлора соединения серы — сульфаты.

Вместе с частицами морской соли ежегодно в атмосферупопадает50 — 200 млн. т. серы, что гораздо больше, чем эмиссия серы биологическим путем. В то же время частицы соли из-за своих больших размеров быстро выпадают из атмосферы и, таким образом, только ничтожная часть серы попадает в верхние слои или распыляется над сушей. Следует также учесть, что из сульфатов морского происхождения не может образоваться серная кислота, поэтому с точки зрения образования кислотных дождей они не имеют существенного значения. Их влияние сказывается лишь на регулировании образования облаков и осадков.

В результате деятельности человека в атмосферу попадают значительные количества соединений серы, главным образом в виде ее двуокиси. Среди источников этих соединений на первом месте стоит уголь, сжигаемый в зданиях и на электростанциях, который дает 70%антропогенныхвыбросов.

При сгорании нефтепродуктов SO2 образуется гораздо меньше, чем при сгорании угля. Кроме того, источником поступления в атмосферу SO2 является металлургическая промышленность (переработка сульфидных руд меди, свинца и цинка), а также предприятия по производству серной кислоты, целлюлозно-бумажная промышленность, предприятия по переработке нефти и др.

Содержание серы (несколько процентов) в угле достаточно велико (особенно в буром угле). В процессе горения сера превращается в сернистый газ, а часть серы остается в золе в твердом состоянии. Содержание диоксида серы в атмосфере фоновых районов европейской части России в холодное время года изменяется от 0,0046 мг/м3 на северо-западе до 0,007 мг/м3 в юго-восточной части региона. В теплое время года концентрация диоксиды серы в 2 — 8 раз ниже. Повышение уровня концентрации зимой обусловлено ухудшением метеорологических условий рассеяния примесей, увеличением количества промышленных выбросов, замедлением химических процессов трансформации веществ при низкой температуре воздуха. По данным Росгидромета на территории России (за исключением Северо-Кавказского региона, Республики Калмыкия и Астраханской области) выпадает 4,22 млн. т серы в год. В частности годовое выпадение серы в северном экономическом регионе представлено в таблице:

В поверхностные воды сульфаты попадают главным образом за счет химического выветривания и растворения серосодержащих минералов, в основном гипса, а также окисления сульфидов серы. Значительное количество сульфатов поступает в водные объекты в процессе отмирания организмов и окисления сульфидов растительного и животного происхождения, а также с промышленными и бытовыми сточными водами.